автор: Технологический университет Чалмерса — https://medicalxpress.com/news/2023-04-electricity-wounds-faster.html?utm_source=nwletter&utm_medium=email&utm_campaign=weekly-nwletter
Хронические раны являются серьезной проблемой для здоровья больных диабетом и пожилых людей — в крайних случаях они могут даже привести к ампутации. Используя электрическую стимуляцию, исследователи из Технологического университета Чалмерса, Швеция, и Университета Фрайбурга, Германия, разработали метод, который ускоряет процесс заживления, благодаря чему раны заживают в три раза быстрее.
Есть старая шведская поговорка, что никогда не следует пренебрегать маленькой раной или другом, попавшим в беду. Для большинства людей небольшая рана не приводит к каким-либо серьезным осложнениям, но многие распространенные диагнозы значительно затрудняют заживление ран. У людей с диабетом, травмами позвоночника или плохим кровообращением нарушена способность к заживлению ран. Это означает больший риск инфицирования и хронических ран, что в долгосрочной перспективе может привести к таким серьезным последствиям, как ампутация.
Теперь группа исследователей из Чалмерса и Университета Фрайбурга разработала метод, использующий электрическую стимуляцию для ускорения процесса заживления. Исследование «Биоэлектронное микрофлюидное заживление ран: платформа для исследования стимуляции постоянным током поврежденных клеточных коллективов» было опубликовано в журнале Lab on a Chip.
«Хронические раны — огромная социальная проблема, о которой мы мало слышим. Наше открытие метода, который может заживлять раны в три раза быстрее, может изменить правила игры для диабетиков и пожилых людей, среди прочих, которые часто сильно страдают от незаживающих ран», — говорит Мария Асплунд, адъюнкт-профессор биоэлектроники в Технологическом университете Чалмерса и руководитель исследований проекта..
Электрическое управление клетками для более быстрого заживления
Исследователи исходили из старой гипотезы о том, что электрическая стимуляция поврежденной кожи может быть использована для заживления ран. Идея заключается в том, что клетки кожи обладают электротаксисом, что означает, что они направленно «мигрируют» в электрических полях. Это означает, что если поместить электрическое поле в чашку Петри с клетками кожи, клетки перестанут двигаться случайным образом и начнут двигаться в одном направлении.
Исследователи исследовали, как этот принцип можно использовать для электрического управления клетками, чтобы ускорить заживление ран. Используя крошечный инженерный чип, исследователи смогли сравнить заживление ран в искусственной коже, стимулируя одну рану электричеством и позволяя другой заживать без электричества. Различия были разительными.
«Мы смогли показать, что старая гипотеза об электрической стимуляции может быть использована для того, чтобы раны заживали значительно быстрее. Чтобы точно изучить, как это действует на раны, мы разработали своего рода биочип, на котором культивировали клетки кожи, в которых затем делали крошечные ранки. Затем мы стимулировали одну рану электрическим полем, что явно привело к ее заживлению в три раза быстрее, чем рана, которая заживала без электростимуляции», — говорит Мария Асплунд.
Надежда для больных сахарным диабетом
В ходе исследования исследователи также сосредоточились на заживлении ран в связи с диабетом, растущей проблемой здравоохранения во всем мире. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) и Международной федерации диабета, сегодня каждый 11-й взрослый страдает той или иной формой диабета.
«Мы рассмотрели модели ран, полученных при диабете, и исследовали, может ли наш метод быть эффективным даже в этих случаях. Мы увидели, что когда мы имитируем диабет в клетках, раны на чипе заживают очень медленно. Однако с помощью электростимуляции мы можем увеличить скорость заживления так, чтобы пораженные диабетом клетки почти соответствовали здоровым клеткам кожи», — говорит Асплунд.
Индивидуальное лечение — это следующий шаг
Исследователи из Чалмерса недавно получили крупный грант, который позволит им продолжить свои исследования в этой области и в долгосрочной перспективе позволит разрабатывать средства для заживления ран для потребителей на рынке. Подобные продукты выпускались и раньше, но требуются более фундаментальные исследования для разработки эффективных продуктов, которые генерируют достаточную напряженность электрического поля и стимулируют правильным образом для каждого человека. Вот тут-то и появляются Асплунд и ее коллеги.
«Сейчас мы изучаем, как различные клетки кожи взаимодействуют во время стимуляции, чтобы сделать шаг ближе к реалистичной ране. Мы хотим разработать концепцию, позволяющую «сканировать» раны и адаптировать стимуляцию в зависимости от конкретной раны. Мы убеждены, что это ключ к эффективной помощи людям с медленно заживающими ранами в будущем», — говорит Асплунд.
More information: Sebastian Shaner et al, Bioelectronic microfluidic wound healing: a platform for investigating direct current stimulation of injured cell collectives, Lab on a Chip (2023). — DOI: 10.1039/D2LC01045C
Provided by — Chalmers University of Technology